JP2012202490A - 油圧作業機の油圧システム - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの速度制御に対する応答性悪化の影響を最小限に抑え、スプール式流量制御弁に準ずる良好な操作性を確保できる油圧作業機の油圧システムの提供。
【解決手段】本発明は、回転動力生成手段１１から油圧ポンプ１２に回転動力を投入して油圧動力を生成し、その油圧動力によってアクチュエータ１４を動作させる油圧ショベルの油圧システムにおいて、アクチュエータ１４からの作動油排出油路２０を、レバー操作によって制御される流量制御弁１９のスプールに接続する油路である流量制御油路２１と、排出作動油の油圧動力を再利用可能なエネルギーに変換する可変容量モータ２３に接続する油路である動力回生油路２２に分岐し、レバー操作によって流量制御油路２１に発生した流量に対して、動力回生油路２２の流量があらかじめ設定した固定比率αになるように可変容量モータ２３を制御する回生比率制御手段を設けた構成にしてある。
【選択図】図２

Description

本発明は、油圧ショベル等の油圧作業機に備えられ、油圧回路における余剰エネルギーを動力として回生する機能を有する油圧作業機の油圧システムに関する。

油圧作業機の油圧システムの効率を向上させるために動力回生技術が用いられている。このような油圧作業機の油圧システムについて、特許文献１に開示されている油圧ショベルの例を用いて説明する。

特許文献１には、電動機にて駆動される２つの油圧ポンプモータを、複動式油圧シリンダの２つのポートにそれぞれ接続する構成をとっている。複動式油圧シリンダは片側ロッド式であり、伸び側と縮み側のピストン受圧面積差が異なるため、２つの油圧ポンプモータの容量はピストン受圧面積に応じた比率となっている。また、油圧シリンダの速度および方向の制御は、操作レバーの操作量に基づき、コントローラが油圧ポンプモータを駆動する電動機の回転速度と回転方向を制御することで行う。さらに、油圧シリンダのボトム側と油圧ポンプモータを接続する油路の間には、コントローラによって制御されるスプール式の流量制御弁を通過する油路が並列に設けられている。そして、操作レバーの操作量が所定値よりも小さい微操作領域の場合、油圧シリンダから排出される作動油がこの流量制御弁を通過するように制御され、操作レバーの操作量が上記所定値を超える場合、油圧シリンダから排出される作動油が流量制御弁を通過せずに、直接油圧ポンプモータに流入するように制御される。このように構成することで、微操作領域では流量制御弁によって油圧シリンダの良好な速度制御性を確保し、微操作領域を超える場合には、直接油圧ポンプモータに接続することで良好な動力回生効率を確保するようにしている。

特開２００２−３４９５０５号公報

上述した特許文献１に示される従来技術では、微操作領域を超える場合、油圧ポンプモータの回転数制御のみで油圧シリンダの速度を制御するため、良好な回生効率を確保できるものの、レバー操作に対する応答性を確保するのが難しいといった課題がある。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、アクチュエータの速度制御に対する応答性悪化の影響を最小限に抑え、スプール式流量制御弁に準ずる良好な操作性を確保できる油圧作業機の油圧システムを提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、回転動力生成手段から油圧ポンプに回転動力を投入して油圧動力を生成し、その油圧動力によってアクチュエータを動作させる油圧作業機の油圧システムにおいて、上記アクチュエータからの作動油排出油路を、レバー操作によって制御される流量制御スプールに接続する油路である流量制御油路と、排出作動油の油圧動力を再利用可能なエネルギーに変換する動力回生手段に接続する油路である動力回生油路に分岐し、レバー操作によって上記流量制御油路に発生した流量に対して、上記動力回生油路の流量があらかじめ設定した固定比率になるように上記動力回生手段を制御する回生比率制御手段を設けたことを特徴としている。

このように構成した本発明は、流量制御油路と動力回生油路の流量を固定比率にすることにより、アクチュエータが動作しているときには流量制御油路に必ず流量が発生する。したがって、レバー操作によって流量制御弁を調整して流量制御油路の流量変化を変化させた場合、その流量の変化が必ずアクチュエータの速度に影響するので、スプール式流量制御弁の応答性の良さが反映される。 さらに、流量制御油路と動力回生油路の流量比が常に一定であるため、レバー操作による流量制御油路の流量変化量に対してアクチュエータの速度変化量が常に一定となり、レバー操作量に対するアクチュエータの速度変化量が一定となり、良好な操作性を得ることができる。

また本発明は、上記発明において、上記動力回生手段を可変容量モータとし、上記回生比率制御手段が、上記操作レバーによって生成した操作パイロット圧と上記アクチュエータからの上記作動油排出油路の圧力および上記可変容量モータの回転速度から、上記流量制御油路と上記動力回生油路の流量が固定比率になるような上記可変容量モータの目標容量を計算するコントローラと、このコントローラからの電気指令によって上記可変容量モータの容量を制御するモータ容量制御手段とから成ることを特徴としている。

このように構成した本発明は、レバー操作により発生するパイロット圧とアクチュエータからの作動油排出油路の圧力から流量制御油路の流量を推定し、それに所定比率を乗じた流量を目標として動力回生油路の流量をフィードフォワード制御するので、動力回生油路の流量制御の応答性をより向上させることができる。

また本発明は、上記発明において、上記動力回生手段を可変容量モータとし、上記回生比率制御手段が、上記流量制御油路に設けた第１圧力検出手段と上記動力回生油路に設けた第２圧力検出手段、および、上記第１圧力検出手段の圧力が上記第２圧力検出手段の圧力よりも大きい場合に上記可変容量モータの容量を小さくし、上記第１圧力検出手段の圧力が上記第２圧力検出手段の圧力よりも小さい場合に上記可変容量モータの容量を大きくし、上記第１圧力検出手段と上記第２圧力検出手段の圧力が同じ場合に上記可変容量モータの容量を固定するモータ容量制御手段とから成ることを特徴としている。

このように構成した本発明は、動力回生油路の流量制御を、比較的検出が容易な圧力情報のみを用いて行うため、シンプルなシステム構成とすることができる。

また本発明は、上記発明において、上記第１圧力検出手段が上記流量制御油路から分岐する第１圧力検出油路から成り、上記第２圧力検出手段が上記動力回生油路から分岐する第２圧力検出油路から成り、モータ容量制御手段がモータ容量制御スプールとモータ容量制御シリンダから成り、上記モータ容量制御スプール両端に設けた同じ面積をもつ受圧部に、上記第１圧力検出油路と上記第２圧力検出油路を対抗させて接続することで、上記第１圧力検出油路と上記第２圧力検出油路の圧力関係によって上記モータ容量制御スプールが移動し、さらに、上記モータ容量制御スプールが移動することによって、上記モータ容量制御シリンダへの圧油の給排を切り換え、上記可変容量モータの容量を制御することを特徴としている。

このように構成した本発明は、動力回生油路の流量制御を、油圧機器のみで行うことが可能なため、電波ノイズが多い環境において、電子制御を使用する場合と比較して安定した制御を実現させることができる。

また本発明は、上記発明において、上記動力回生手段を可変容量モータとし、上記回生比率制御手段が、上記流量制御油路に設けた第１圧力検出手段、上記動力回生油路に設けた第２圧力検出手段、および、上記作動油排出油路に設けた第３圧力検出手段と、上記第３圧力検出手段の圧力から上記第２圧力検出手段の圧力を引いた差圧を、上記第３圧力検出手段の圧力から上記第１圧力検出手段の圧力を引いた差圧で除した値が、あらかじめ設定した固定比率より大きい場合に上記可変容量モータの容量を小さくし、上記第３圧力検出手段の圧力から上記第２圧力検出手段の圧力を引いた差圧を、上記第３圧力検出手段の圧力から上記第１圧力検出手段の圧力を引いた差圧で除した値が、あらかじめ設定した上記固定比率より小さい場合に上記可変容量モータの容量を大きくし、上記第３圧力検出手段の圧力から上記第２圧力検出手段の圧力を引いた差圧を、上記第３圧力検出手段の圧力から上記第１圧力検出手段の圧力を引いた差圧で除した値があらかじめ設定した上記固定比率と同じ場合に上記可変容量モータの容量を固定するモータ容量制御手段とから成ることを特徴としている。

このように構成した本発明は、流量制御油路と動力回生油路の分岐部と第２圧力検出手段の分岐部の間の管路抵抗の大きさによらず、流量制御油路と動力回生油路の流量比を任意の固定比率に設定することができるので、システム構成の自由度を高めることができる。

また本発明は、上記発明において、上記第１圧力検出手段が上記流量制御油路から分岐する第１圧力検出油路から成り、上記第２圧力検出手段が上記動力回生油路から分岐する第２圧力検出油路から成り、上記第３圧力検出手段が上記作動油排出油路から分岐する第３圧力検出油路から成り、上記モータ容量制御手段がモータ容量制御スプールとモータ容量制御シリンダから成り、上記モータ容量制御スプール両端に受圧面積Ａと受圧面積Ｂの２組の受圧部をそれぞれ対抗するように設け、対抗する面積Ａの受圧部に上記第１圧力検出油路と上記第３圧力検出油路を接続し、面積Ｂの受圧部に上記第２圧力検出油路と上記第３圧力検出油路を接続し、上記第３圧力検出油路の上記面積Ａに接続した部分が上記第３圧力検出油路の上記面積Ｂに接続した部分に対して反対側になるように接続することで、上記第１圧力検出油路と上記第３圧力検出油路の差圧と、上記第２圧力検出油路と上記第３圧力検出油路の差圧の大小関係によって上記モータ容量制御スプールが移動し、さらに、上記モータ容量制御スプールが移動することによって、上記モータ容量制御シリンダへの圧油の給排を切り換え、上記可変容量モータの容量を制御することを特徴とすることを特徴としている。

このように構成した本発明は、油圧機器のみで、流量制御油路と動力回生油路の分岐部と第２の圧力検出手段の分岐部の間の管路抵抗の大きさによらず、流量制御油路と動力回生油路の流量比を任意の固定比率に設定することができるため、電波ノイズが多い環境において、電子制御を使用する場合と比較して安定した制御を実現させることができる。

また本発明は、上記発明において、上記動力回生手段を上記油圧ポンプと機械的に接続したことを特徴としている。

このように構成した本発明は、動力回生手段で回収した油圧動力を、油圧ポンプにて油圧動力のまま再生できるため、電気等の他の種類の動力を介して再生を行う場合に比べて、動力の損失を最小限に抑えることができ、より高いエネルギー回生効率を得ることができる。

本発明においては、流量制御油路と動力回生油路の流量を固定比率にすることにより、アクチュエータが動作しているときには流量制御油路に必ず流量が発生する。したがって、レバー操作によって流量制御弁を調整して流量制御油路の流量変化を変化させた場合、その流量の変化が必ずアクチュエータの速度に影響するので、本発明によればスプール式流量制御弁の応答性の良さが反映される。 さらに本発明は、流量制御油路と動力回生油路の流量比が常に一定であるため、レバー操作による流量制御油路の流量変化量に対してアクチュエータの速度変化量が常に一定となり、レバー操作量に対するアクチュエータの速度変化量が一定となり、良好な操作性を得ることができる。すなわち、本発明は、アクチュエータの速度制御に対する応答性悪化の影響を最小限に抑え、スプール式流量制御弁に準ずる良好な操作性を確保でき、従来よりも精度の高い作業性を得ることができる。

本発明に係る油圧システムが備えられる油圧作業機の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。 図１に示す油圧ショベルに備えられる本発明に係る油圧システムの第１実施形態を示す油圧回路図である。 第１実施形態の動作の補足説明のためのフローチャートで、（ａ）図は主処理を示すフローチャート、（ｂ）図は主処理に含まれる処理Ａを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態を示す油圧回路図である。 第２実施形態の動作の補足説明のための図で、（ａ）図は流量制御弁部分を拡大して示した図、（ｂ）図はコントローラに含まれる流量制御弁のスプールの開口面積線図、（ｃ）図は説明に用いる式を示した図である。 本発明の第３実施形態を示す油圧回路図である。 第３実施形態の動作の補足説明のための図である。 本発明の第４実施形態を示す油圧回路図である。 本発明の第５実施形態を示す油圧回路図である。 本発明の第６実施形態を示す油圧回路図である。

以下、本発明に係る油圧作業機の油圧システムの実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明に係る油圧システムが備えられる油圧作業機の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。

この図１に示すように、油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に配置される旋回体２と、この旋回体２に回動可能に取り付けられる作業装置３とを備えている。作業装置３は、旋回体２に上下方向の回動可能に接続されるブーム４と、このブーム４の先端に上下方向の回動可能に接続されるアーム５と、このアーム５の先端に上下方向の回動可能に接続されるバケット６とを含んでいる。また、この作業装置３は、ブーム４を作動させるブームシリンダ４ａと、アーム５を作動させるアームシリンダ５ａと、バケット６を作動させるバケットシリンダ６ａとを含んでいる。旋回体２上には運転室７を設けてあり、運転室７の後方には油圧ポンプ等が収容される機械室８を設けてある。

図２は図１に示す油圧ショベルに備えられる本発明に係る油圧システムの第１実施形態を示す油圧回路図である。

この図２に示す回転動力生成手段１１は、電動機、エンジン等の電気や化石燃料のエネルギーを回転動力に変換する装置であり、回転動力生成手段１１の出力軸が油圧ポンプ１２、パイロットポンプ１３の入力軸と機械的に接続され、回転動力生成手段１１によって油圧ポンプ１２、パイロットポンプ１３が駆動される。なお、回転動力生成手段１１は出力軸の回転速度をほぼ一定に保持する制御を行っている。

油圧ポンプ１２は後述するアクチュエータ１４を駆動する油圧動力を生成する装置で、１回転当たりに吐出する作動油の流量を調整できるようになっているため、入力軸の回転数が一定でも、作動油の吐出流量を変化させることが可能である。油圧ポンプ１２の容量は、後述するレバー１５の操作量（後述するパイロット弁１６で発生するパイロット圧）や、油圧ポンプ１２の吐出圧、回転動力生成手段１１の負荷余裕率などから、図示しないレギュレータによって制御される。

パイロットポンプ１３は後述する油圧機器の制御に用いられるパイロット圧を生成する装置であり、１回転当たりに吐出する作動油の流量が固定となっている。パイロットポンプ１３が吐出した作動油は、パイロットリリーフ弁１７を介して作動油タンク１８に戻るようになっており、パイロット回路の圧力はパイロットリリーフ弁１７の設定圧に保持されている。

アクチュエータ１４は例えば前述したブームシリンダ４ａ、すなわち複動片ロッド式の油圧シリンダであり、動力源の油圧ポンプ１２とは流量制御弁１９を介して接続されている。流量制御弁１９は３位置４ポートの油圧パイロット切り換え弁で、パイロット弁１６にて調整されたパイロット圧によって動作する。レバー１５によってパイロット弁１６をＡ側に操作した時は、本図における流量制御弁１９の右側が高圧となり、流量制御弁１９のスプールが左側に移動する。すると、油圧ポンプ１２とアクチュエータ１４のＡポートが接続し、アクチュエータ１４は収縮動作を行い、アクチュエータ１４のＢポートから排出された作動油は作動油排出油路２０を通り、流量制御油路２１と動力回生油路２２に分岐し、流量制御油路２１の作動油は流量制御弁１９を通過して作動油タンク１８に戻り、動力回生油路２２の作動油は後述する動作回生手段、例えば可変容量モータ２３を通過して作動油タンク１８に戻る。なお、アクチュエータ１４が収縮動作をしているとき（パイロット弁１６がＡ側に操作されている時）は、動力回生油路２２に設けられた切換弁２４が開位置になっており、アクチュエータ１４のＢポートから排出された作動油の一部が可変容量モータ２３を通過することができるようになっている。反対に、パイロット弁１６をＢ側に操作した時は、同図２における流量制御弁１９の左側が高圧となり、流量制御弁１９のスプールが右側に移動する。すると、油圧ポンプ１２とアクチュエータ１４のＢポートが接続し、アクチュエータ１４は伸長動作を行い、アクチュエータ１４のＡポートから排出された作動油は流量制御弁１９を通過して作動油タンク１８に戻る。なお、アクチュエータ１４が伸長動作をしているとき（パイロット弁１６がＢ側に操作されている時）は、動力回生油路２２に設けられた切換弁２４が閉位置になっており、油圧ポンプ１２から供給される作動油が可変容量モータ２３に流入すること無く、全量がアクチュエータ１４に供給される。

可変容量モータ２３はその出力軸が油圧ポンプ１２（回転動力生成手段１１とパイロットポンプ１３も同様）に機械的に接続されている。可変容量モータ２３は１回転当たりの作動油吸入流量を変化させることができるため、出力軸の回転数が一定でも、吸入流量を変化させることができる。そして、可変容量モータ２３の容量は、後述するコントローラ２５からの目標容量指令を受けて動作するモータ容量制御手段、例えば電子制御レギュレータ２６にて調整される。なお、可変容量モータ２３と油圧ポンプ１２は機械的に接続されているため、可変容量モータ２３も常に回転している。したがって、可変容量モータ２３の入力ポートに圧油が流入している場合にはモータ作用を行い油圧ポンプ１２の駆動トルクを発生し、回転動力生成手段１１をアシストするが、十分な作動油の流入が無い場合には、メイクアップ油路２９から作動油を吸い上げてポンプ作用をするので、逆にトルクを吸収（ロス）することになる。この第１実施形態では、この場合のロスを最低限に抑えるため、可変容量モータ２３が最小容量ゼロ（モータが回転しても作動油の吸い込み、吐き出しを行わない）の可変容量モータから成っている。

この第１実施形態に備えられるレバー１５の操作によって流量制御油路２１に発生した流量に対して、動力回生油路２２の流量があらかじめ設定した固定比率になるように動力回生手段、すなわち可変容量モータ２３を制御するこの第１実施形態に備えられる回生比率制御手段は、流量制御油路２１と動力回生油路２２にそれぞれ設けられた流量計２７、流量計２８、コントローラ２５、電子制御レギュレータ２６にて構成される。流量計２７、流量計２８によって、流量制御油路２１と動力回生油路２２のそれぞれの油路を通過する作動油の流量を電気信号として検出できるようになっている。なお、流量計２７については、流量制御油路２１の作動油の流れが双方向であるため、アクチュエータ１４から排出される流れの場合のみ流量計２７を通過するようにしてある。そして、流量計２７、流量計２８の出力はコントローラ２５に接続されている。

コントローラ２５では、流量計２７の電気信号を流量制御油路２１の流量Ｑ１に換算し、あらかじめ設定されている流量制御油路２１と動力回生油路２２の流量比αを乗じて、動力回生油路２２の目標流量Ｑｔ２（＝αＱ１）を計算する。こうして計算された動力回生油路２２の目標流量Ｑｔ２と、流量計２８の電気信号を換算して得た動力回生油路２２の実流量Ｑ２を比較して、Ｑ２＞Ｑｔ２＋βであれば可変容量モータ２３の容量を小さくするように、Ｑ２＜Ｑｔ２−βであれば容量を大きくするように、Ｑｔ２−β≦Ｑ２≦Ｑｔ２＋βであればその時点での容量を保持するように電子制御レギュレータ２６に指令を出す。また、Ｑ１＜γの場合には、強制的に最小容量にする制御も盛り込まれている。なお、βは制御を安定させるための不感帯、γは動力回生を有効にするＱ１の最小流量を意味する。βの値はＱ２最大流量の数％程度、γの値はＱ１最大流量の数％程度としており、いずれも、設けられる流量計の測定誤差に対して誤動作を十分防止できる範囲を想定して決定している。

第１実施形態の構成と動作の概要は上述した通りであるが、アクチュエータ１４に収縮を行わせる場合（動力回生を行う場合）の一連の動作における過渡的な状態ついて補足説明する。

まず、レバー１５が操作されていない状態においては、パイロット弁１６から流量制御弁１９、動力回生油路２２の切換弁２４に作用するパイロット圧はタンク圧（ほぼゼロ）となっている。この状態では、流量制御弁１９はスプール両端にあるバネ力によって中央位置にあり、アクチュエータ１４は静止しているため、流量計２７の検出流量Ｑ１はゼロとなっている。また、切換弁２４はバネ力によって油路を閉じる位置にあるため、流量計２８の検出流量Ｑ２もゼロである。この時、コントローラ２５ではＱ１＜γの判定が下され、電子制御レギュレータ２６に対して可変容量モータ２３の目標容量を最小容量とする指令を出し、可変容量モータ２３は容量ゼロとなっている。

次に、図２の（ａ）図の手順Ｓ１に示すように、モード（応答性優先、動力回生効率優先）に応じたαの値がコントローラ２５に設定されて、手順Ｓ２に示すように、レバー１５が操作されていない状態からパイロット弁１６をＡ側に操作すると、操作直後、流量制御弁１９のスプールが左に移動を始め、油圧ポンプ１２とアクチュエータ１４のＡポートを接続する油路と、作動油タンク１８とアクチュエータ１４のＢポートを接続する油路が開き始める。また、動力回生油路２２の切換弁２４にもパイロット圧が作用してバネを押し、油路が開き始める。この時、流量制御油路２１には徐々に流量が発生し始め、手順Ｓ３の処理Ａが開始される。この処理Ａでは、コントローラ２５において同図２の（ｂ）図の手順Ｓ１１に示すように、流量計２７，２８からの電気信号に応じて流量Ｑ１，Ｑ２が演算され、さらに手順Ｓ１２に示すように、Ｑｔ２＝Ｑ１が演算される。手順Ｓ１３の判定で、０＜Ｑ１＜γの範囲のある値の状態では、可変容量モータ２３はまだ容量ゼロの制御状態にあり、Ｑ２＝０のままである。さらに、時間が進み≧γになった時点では、依然としてＱ２＝０であるから、手順Ｓ１４の判定Ｑ２＜Ｑｔ２−βがイエスと判定され、コントローラ２５内の可変容量モータ２３の目標容量の値が増加し始める。そして、さらに時間が進むと、コントローラ２５から電子制御レギュレータ２６への目標容量指令値も適度に大きくなり、可変容量モータ２３の容量に応じたＱ２が発生する。この状態が続くと、いずれ手順Ｓ１５の判定Ｑｔ２−β≦Ｑ２≦Ｑｔ２＋βがイエスとなり、その時点の可変容量モータ２３の容量が保持される。こうして、流量制御油路２１の流量Ｑ１に対して、動力回生油路２２の流量Ｑ２があらかじめ設定された固定比率（Ｑ２≒Ｑｔ２＝αＱ１）になるように調整される。

次に、パイロット弁１６がＡ側に操作されており、動力回生油路２２の流量Ｑ２があらかじめ設定された固定比率になるように調整されている状態から、レバー１５を戻す場合について説明する。レバー１５を戻し始めると、流量制御弁１９のスプールが右に移動を始め、油圧ポンプ１２とアクチュエータ１４のＡポートを接続する油路と、作動油タンク１８とアクチュエータ１４のＢポートを接続する油路が閉じ始める。この時、流量制御油路２１の流量Ｑ１は徐々に減少し始める。そして、時間が進んで図３の（ｂ）図の手順Ｓ１５の判定がノーの状態、すなわちＱ２＞Ｑｔ２＋βの状態になると、コントローラ２５内の可変容量モータ２３の目標容量の値が減少し始め、それに応じて可変容量モータ２３の容量も小さくなり、動力回生油路２２の流量Ｑ２があらかじめ設定された固定比率（Ｑ２≒Ｑｔ２＝αＱ１）になるように再調整される。図３の（ａ）図に示すように、作業が終了すると可変容量モータ２３の制御は終了する。

ところで、レバー１５を戻す操作がゆっくりと行われた場合には、動力回生油路２２の流量Ｑ２は、あらかじめ設定された固定比率（Ｑ２≒Ｑｔ２＝αＱ１）を保ちながら減少していくが、レバー１５を急に戻した場合には、流量制御油路２１の流量減少に、動力回生油路２２の流量減少の再調整が追いつかない状況が発生する。このような状況でレバー１５が中立（無操作）状態に戻されると、動力回生油路２２の切換弁２４も油路を閉じる位置に移動し、動力回生油路２２の作動油の流れが強制的に遮断される。この瞬間は、可変容量モータ２３はゼロでないある容量を有しているので、図１に示すメイクアップ油路２９から作動油を吸い上げることで、吸い込みポートへの供給流量が不足することによるキャビテーションを防止し、可変容量モータ２３のポンプ作用による吸収トルク（動力ロス）の増大を抑えると共に、可変容量モータ２３のダメージを最小限に抑える。また、流量制御弁１９、切換弁２４が共に閉じることによって、Ｑ１＝Ｑ２＝0となるため、コントローラではＱ１＜γの判定が下され、電子制御レギュレータ２６に対して可変容量モータ２３の目標容量を最小容量とする指令を出し、最終的に可変容量モータ２３の容量はゼロに戻る。このように、急なレバー戻し操作を行った場合には、可変容量モータ２３の容量状態によらずアクチュエータ１４を急停止させることができるので、緊急時にアクチュエータ１４の停止が遅れることによる危険を防止することができる。

上述した第１の実施形態においては、アクチュエータ１４が動作する際には常に流量制御弁１９に流量が発生しているため、レバー操作量の変化に対して発生する流量制御弁１９での流量調整作用がアクチュエータ１４の作動速度に必ず反映される。当然、流量制御弁１９と比較して応答性に劣る可変容量モータ２３による流量制御が含まれるため、本実施形態のレバー操作に対する応答性は、アクチュエータ１４に給排される作動油の全流量が流量制御弁１９に流れる従来の一般的な油圧作業機の油圧システムと比較すれば劣る。しかしながら、可変容量モータ２３の流量制御の応答性に合わせて、応答性の悪さが問題無いレベルに収まるように、流量制御油路２１と動力回生油路２２の流量比率を設定することで、実用性を確保することができる。また、流量制御油路２１と動力回生油路２２の流量比率をコントローラ２５に設定している定数αにて決定しているので、モード切換手段などを設けて定数αを外部から切り換えられるようにすれば、応答性を重視するモード、動力回生効率を重視するモードを切り換えて運転することも可能である。

次に、本発明の第２実施形態について図４，５に基づいて説明する。なお、第１実施形態と共通する部分は省略し、差異のある回生比率制御手段の部分のみ説明する。

この第２実施形態に係る回生比率制御手段は、図４に示す作動油排出油路２０に設けられた圧力計３０、アクチュエータ１４を収縮させる動作を行う場合（パイロット弁１６がＡ側に操作された時）に昇圧されるパイロットライン３５に設けられた圧力計３１、コントローラ２５、電子制御レギュレータ２６にて構成される。圧力計３０および圧力計３１は、作動油排出油路２０とパイロットライン３５のそれぞれの圧力を電気信号として検出するものであり、圧力計３０、圧力計３１の出力はコントローラ２５に与えられ、それぞれ、アクチュエータ排出圧力Ｐａ、パイロット圧力Ｐｐに換算される。また、コントローラ２５には圧力計３０，３１からの電気信号の他に、回転動力生成手段１１の回転に同期した電気信号が入力されており、コントローラ２５内でその電気信号から回転動力生成手段１１の単位時間当たりの回転数が計算されている。この第２実施形態の場合、回転動力生成手段１１と動力回生手段、すなわち可変容量モータ２３の回転速度は同一である。さらに、コントローラ２５には、アクチュエータ１４の収縮時に、アクチュエータ１４のＢポートから排出された作動油が作動油タンク１８に戻る際に通過する流量制御弁１９のスプールの開口面積線図が記録されている。

コントローラ２５は、パイロット圧ＰｐがＰｐ＜δの場合、可変容量モータ２３に容量を最小にする指令を出す。δはパイロット圧Ｐｐのフルレンジに対して数％程度に設定しており、パイロット圧Ｐｐ自体の微小な変動や圧力計の電気的なノイズによって、パイロット弁１６がＡ側に操作されていない場合、すなわち、アクチュエータ１４が縮小動作をしていないときに可変容量モータ２３に不要な制御指令を出さないようにするための閾値である。この時、動力回生油路２２に設けられた切換弁２４は、ばね力によって油路を遮断する位置にあり、動力回生油路２２に流量は発生しない。

パイロット弁１６がＡ側に操作されパイロット圧Ｐｐが昇圧しδ≦Ｐｐになると、コントローラ２５では可変容量モータ２３の目標容量演算が行われる。まず、コントローラ２５内に記録されているパイロット圧に対する図５の（ａ）図に示す流量制御弁１９のスプールの図５の（ｂ）図の開口面積線図に示すように、現在のパイロット圧Ｐｐに対応する流量制御弁１９のスプールの開口面積Ａｓを得る。さらに、アクチュエータ１４の排出圧力Ｐａとスプール開口面積Ａｓから、図５の（ｃ）図の式１を用いて流量制御油路２１の流量Ｑ１を推定する。そして、推定したＱ１に対してあらかじめ設定してある固定比率αを乗じて、動力回生油路２３の目標流量Ｑｔ２が決定される。可変容量モータ２３の目標容量ｑ（モータ１回転当たりの吐出・吸入流量）は、動力回生油路２２の目標流量Ｑｔ２と可変容量モータ２３の単位時間当たりの回転数から、図５の（ｃ）図に示す式２を用いて計算される。コントローラ２５は電子制御レギュレータ２６に対して、こうして決定された可変容量モータ２３の目標容量ｑに応じた指令を出す。パイロット圧がδ≦Ｐｐの状態にある時には、常にこの可変容量モータ２３の容量制御が行われる。

パイロット弁１６がＢ側に操作された場合には、パイロット圧ＰｐはＰｐ＜δになっているため、可変容量モータ２３は常に最小容量に制御される。また、切換弁２４も常に油路を遮断する位置にある。したがって、動力回生油路２２に流量は発生せず、油圧ポンプ１２から吐出された圧油は全量アクチュエータ１４のＢポートに流入し、アクチュエータ１４のＡポートから排出された作動油は全量流量制御弁１９を通過して作動油タンク１８に戻る。

以上のように構成された第２実施形態においては、可変容量モータ２３の制御をレバー操作量（パイロット圧Ｐｐ）によってフィードフォワード制御（予測制御）するため、可変容量モータ２３の制御遅れが発生しにくく、レバー操作に対する応答性に優れている。

次に、本発明の第３実施形態について図６，７に基づいて説明する。なお、第１実施形態と共通する部分は省略し、差異のある回生比率制御手段の部分のみ説明する。

この第３実施形態に係る回生比率制御手段は、図６に示す流量制御油路２１と動力回生油路２２に設けられた圧力計３０および圧力計４０、アクチュエータ１４を収縮させる動作を行う場合（パイロット弁１６がＡ側に操作された時）に昇圧されるパイロットライン３５に設けられた圧力計３１、コントローラ２５、電子制御レギュレータ２６により構成される。圧力計３０、圧力計４０、および圧力計３１は、流量制御油路２１、動力回生油路２２、およびパイロットライン３５のそれぞれの圧力を電気信号として検出するものであり、圧力計３０、圧力計３１、および圧力計４０の出力はコントローラ２５に与えられ、それぞれ、流量制御油路圧力Ｐ１、動力回生油路圧力Ｐ２、パイロット圧Ｐｐに換算される。

コントローラ２５は、パイロット圧ＰｐがＰｐ＜δの場合、可変容量モータ２３に容量を最小にする指令を出す。δはパイロット圧Ｐｐのフルレンジに対して数％程度に設定しており、パイロット圧Ｐｐ自体の微小な変動や圧力計の電気的なノイズによって、パイロット弁１６がＡ側に操作されていない場合、すなわち、アクチュエータ１４が縮小動作をしていないときに可変容量モータ２３に不要な制御指令を出さないようにするための閾値である。この時、動力回生油路２２に設けられた切換弁２４は、ばね力によって油路を遮断する位置にあり、動力回生油路２２に流量は発生しない。そして、図７に示すように圧力計３０，４０の検出部４１，４２は連通しているため、この時の圧力計３０の検出部４１の圧力Ｐ１と圧力計４０の検出部４２の圧力Ｐ２はほぼ等しくＰ１＝Ｐ２である（高さ方向の差による圧力差は微小で無視できる）。

パイロット弁１６がＡ側に操作されパイロット圧Ｐｐが昇圧しδ≦Ｐｐになると、コントローラ２５では可変容量モータ２３の目標容量演算が行われる。コントローラ２５は基本的にＰ２をＰ１にほぼ等しくするように、電子制御レギュレータ２６に指令を出す。具体的には、Ｐ２＜Ｐ１−εの場合、可変容量モータ２３の容量をより小さくする方向に変化させ、Ｐ１−ε≦Ｐ２≦Ｐ１＋εの場合、現在の容量を保持し、Ｐ１＋ε＜Ｐ２の場合、可変容量モータ２３の容量をより大きくする方向に変化させる。なお、εは制御を安定させるための不感帯でありＰ２最大圧力の数％程度としているが、これは設けられる圧力計の測定誤差に対して誤動作を十分防止できる範囲を想定して決定している。

ここで、Ｐ１とＰ２をほぼ等しくなるように制御することと、流量制御油路２１と動力回生油路２２の流量の関係を説明する。油路に流量が発生すると、管路抵抗によって下流側の圧力が降下する。流量制御油路２１と動力回生油路２２の分岐部４３と圧力計３０の検出部４１の間の管路抵抗を仮想的に等価絞り４４、分岐部４３と圧力計４０の検出部４２の間の管路抵抗を仮想的に等価絞り４５とし、それぞれの等価開口面積（オリフィス断面積）をＡ０１、Ａ０２する。また、分岐部４３の圧力をＰａ、流量制御油路２１の流量、動力回生油路２２の流量をそれぞれＱ１、Ｑ２とする。なお、等価絞り４４，４５は、油圧回路上に圧損を付与する目的で意図して設けられているものである必要は無く、ホースや継ぎ手等の圧損などをこの第３実施形態の機能を説明するために、油圧回路上に明示的に示したものである。オリフィス絞りにおける圧力損失の一般的な式に当てはめると、
Ｑ１＝Ｃ・Ａ０１√｛２（Ｐａ−Ｐ１）／ρ｝
Ｑ２＝Ｃ・Ａ０２√｛２（Ｐａ−Ｐ２）／ρ｝
Ｃ：流量係数，ρ：作動密度
と表わすことができ、Ｑ１、Ｑ２の関係は、
Ｑ２＝Ｑ１・（Ａ０２／Ａ０１）・√｛（Ｐａ−Ｐ２）／（Ｐａ−Ｐ１）｝
となる。ここで、Ｐ１とＰ２が同じ圧力である場合、
√｛（Ｐａ−Ｐ２）／（Ｐａ−Ｐ１）｝＝１
であるから、
Ｑ２＝Ｑ１・（Ａ０２／Ａ０１）
となり、Ｑ１、Ｑ２の流量比が、等価絞り４４、等価絞り４５等価開口面積比で決まることが分かる。ここで、等価絞り４４、等価絞り４５は管路抵抗であり、これらの等価開口面積は固定的な数値となるので、Ｑ１、Ｑ２の流量比は固定比率に制御されることになる。

第３実施形態の構成と動作の概要は上述した通りであるが、アクチュエータ１４に収縮を行わせる場合（回生を行う場合）の一連の動作における過渡的な状態について補足説明する。

まず、レバー１５が操作されていない状態においては、パイロット弁１６から流量制御弁１９、動力回生油路２２の切換弁２４に作用するパイロット圧はタンク圧（ほぼゼロ）となっている。この状態では、流量制御弁２１はスプール両端にあるバネ力によって中央位置にあり、切換弁２４はバネ力によって油路を閉じる位置にあるため、流量制御油路２１および動力回生油路２２の流量はゼロとなっている。この時、コントローラ２５ではＰｐ＜δの判定が下され、電子制御レギュレータ２６に対して可変容量モータ２３の目標容量を最小容量とする指令を出し、可変容量モータ２３は容量ゼロとなっている。

次に、レバー１５が操作されていない状態からパイロット弁１６をＡ側に操作すると、操作直後、流量制御弁１９のスプールが左に移動を始め、油圧ポンプ１２とアクチュエータ１４のＡポートを接続する油路と、作動油タンク１８とアクチュエータ１４のＢポートを接続する油路が開き始める。また、動力回生油路２２の切換弁２４にもパイロット圧が作用してバネを押し、油路が開き始めるとともに、流量制御油路２１には徐々に流量が発生し始める。流量が発生すると圧力損失が発生するため、下流に行くほど圧力が低下し、分岐部４３の圧力Ｐａに対して、流量制御油路２１の圧力Ｐ１は小さくなる。一方、動力回生油路２２にはまだ流量が発生していないため、圧力損失が発生せず、Ｐａ＝Ｐ２である。ここで、Ｐ２≦Ｐ１＋εの範囲にある状態では、可変容量モータ２３はまだ容量ゼロの制御状態にあり、動力回生油路２２に流量は発生しない。さらに、時間が進みＰ１＋ε＜Ｐ２になると、コントローラ２５内の可変容量モータ２３の目標容量の値が増加し始める。そして、さらに時間が進むと、コントローラ２５から電子制御レギュレータ２６への目標容量指令値も適度に大きくなり、可変容量モータ２３の容量に応じた流量が動力回生油路２２に発生する。動力回生油路２２に流量が発生すると、圧力損失によってＰ２はＰａより小さくなる。この状態が続くと、いずれＰ１−ε≦Ｐ２≦Ｐ１＋εの状態になり、その時点の可変容量モータ２３の容量が保持される。こうして、Ｐ２がＰ１にほぼ等しくするように制御され、上述した様に、流量制御油路２１の流量Ｑ１に対して、動力回生油路２２の流量Ｑ２が固定比率になるように調整される。

次に、パイロット弁１６がＡ側に操作されており、動力回生油路２２の流量Ｑ２がＱ１に対して固定比率になるように調整されている状態から、レバー１６を戻す場合について説明する。レバー１６を戻し始めると、流量制御弁１９のスプールが右に移動を始め、油圧ポンプ１２とアクチュエータ１４のＡポートを接続する油路と、作動油タンク１８とアクチュエータ１４のＢポートを接続する油路が閉じ始める。この時、流量制御油路２１の流量Ｑ１は徐々に減少し始める。流量Ｑ１が減少すると等価絞り４４における圧力損失が小さくなるので、圧力Ｐ１は大きくなる。そして、時間が進んでＰ２＜Ｐ１−εの状態になると、コントローラ２５内の可変容量モータ２３の目標容量の値が減少し始め、それに応じて可変容量モータ２３の容量も小さくなり、動力回生油路２２の流量Ｑ２が減少する。流量Ｑ２が減少すると等価絞り４５における圧力損失が小さくなるので、圧力Ｐ２は大きくなる。こうしてＰ２がＰ１に追従するように制御が行われ、Ｑ１とＱ２が固定比率になるように再調整される。ところで、レバー１５を戻す操作がゆっくりと行われた場合には、流量Ｑ２はＱ１に対して固定比率を保ちながら減少していくが、レバー１５を急に戻した場合には、流量制御油路２１の流量減少に、動力回生油路２２の流量減少の再調整が追いつかない状況が発生する。このような状況でレバー１５が中立（無操作）状態に戻されると、動力回生油路２２の切換弁２４も油路を閉じる位置に移動し、動力回生油路２２の作動油の流れが強制的に遮断される。この瞬間は、可変容量モータ２３はゼロでないある容量を有しているので、メイクアップ油路２９から作動油を吸い上げることで、吸い込みポートへの供給流量が不足することによるキャビテーションを防止し、可変容量モータ２３のポンプ作用による吸収トルク（動力ロス）の増大を抑えると共に、可変容量モータ２３のダメージを最小限に抑える。また、レバー１５が中立位置に戻ることで、パイロット圧Ｐｐがゼロになるので、コントローラ２５ではＰｐ＜δの判定が下され、電子制御レギュレータ２６に対して可変容量モータ２３の目標容量を最小容量とする指令を出し、最終的に可変容量モータ２３の容量はゼロに戻る。このように、急なレバー戻し操作を行った場合には、可変容量モータ２３の容量状態によらずアクチュエータ１４を急停止させることができるので、緊急時にアクチュエータ１４の停止が遅れることによる危険を防止することができる。

次に、本発明の第４実施形態について図８に示す説明する。なお、第１実施形態と共通する部分は省略し、差異のある回生比率制御手段の部分のみ説明する。

この第４実施形態に係る回生比率制御手段は、図８に示す可変容量モータ２３の容量を制御するモータ容量制御シリンダ５０、モータ容量制御シリンダ５０への圧油の供給を制御するモータ容量制御スプール５１、流量制御油路２１から分岐してモータ容量制御スプール５１に導かれる第１圧力検出油路５２、動力回生油路２２から分岐してモータ容量制御スプール５１に導かれる第２圧力検出油路５３、第１圧力検出油路５２に設けられた切換弁５４、モータ容量制御スプール５１とモータ容量制御シリンダ５０を接続する油路に設けられた切換弁５５から構成される。

モータ容量制御シリンダ５０は２ポートの単動シリンダであり、一方のポート（パイロットポート）にパイロット圧が作用するとモータ容量を小さくする方向にストロークする。また、パイロット圧が作用していないときには、内蔵バネによってゼロ容量に戻る構造となっており、もう一方のポート（タンクポート）は常時、作動油タンク１８に接続されている。なお、可変容量モータ２３はその機構上、入り口ポートに流量が発生すると、その圧力を下げる方向、すなわち容量を大きくする方向に自動的に変化しようとする特性を持っているため、モータ容量制御シリンダ５０は、モータの容量自動調整作用に逆らって、容量を小さくする方向に推力を発生する構成となっている。また、レバー１５が操作されていない時（中立時）には、切換弁５５がパイロットポートを作動油タンク１８と連通する位置にあるため、可変容量モータ２３の容量はゼロとなっている。

モータ容量制御シリンダ５０のパイロットポートには、モータ容量制御スプール５１が接続されており、モータ容量制御スプール５１にはパイロットポンプ１３が接続されている。また、モータ容量制御スプール５１の両端には、第１圧力検出油路５２、第２圧力検出油路５３が接続され、両圧力検出油路５２，５３の圧力差に応じて、スプールが移動するようになっている。第１圧力検出油路５２の圧力Ｐ１が高いとき、スプールは右側に移動し、モータ容量制御シリンダ５０のパイロットポートにパイロットポンプ１３が接続され、モータ容量が減少する。第２圧力検出油路５３の圧力Ｐ２が高いとき、スプールは左側に移動し、モータ容量制御シリンダ５０のパイロットポートが作動油タンク１８に接続され、モータ容量制御シリンダ５０の推力が無くなり、モータの容量自動調整作用によってモータ容量が増加する。なお、本実施形態ではＰ１とＰ２が同圧の時にモータ容量制御スプール５１が中央位置になるようにモータ容量制御スプール５１の両端のバネがセットされている。また、レバー１５が操作されていない時（中立時）には、切換弁５４が第１圧力検出油路５２と第２圧力検出油路５３を接続する位置にあり、Ｐ１とＰ２が同圧になるため、モータ容量制御スプール５１は中央位置になる。

レバー１５を操作して、アクチュエータ１４を縮小する動作をさせる時、流量制御弁１９のスプールは左側に移動すると共に、切換弁５５が閉位置、切換弁２４が開位置、切換弁５４が第１圧力検出油路５２とスプール油路を連通させる位置に切り換わる。すると、アクチュエータ１４から排出された作動油は、流量制御油路２１を通って流量制御弁１９のスプールから作動油タンク１８へと戻り、等価絞り４４にて圧力損失が発生する。レバー操作開始直後は、動力回生油路２２にも作動油が流れようとするが、可変容量モータ２３がゼロ容量位置にあり流量が発生していないため、等価絞り４５において圧力損失は発生していない。したがって、モータ容量制御スプール５１は左側に移動し、モータ容量制御シリンダ５０のパイロットポートが作動油タンク１８と連通する。同時に、動力回生油路２２に発生した圧力で、可変容量モータ２３の容量が自動的に大きくなり始め、動力回生油路２２に流量が発生する。動力回生油路２２に流量が発生すると、等価絞り４５において圧力損失が発生し、第２圧力検出油路５３で検出される圧力Ｐ２が下がり始める。そして、動力回生油路２２の流量が増加し、Ｐ２が第１圧力検出油路５２の圧力Ｐ１に対して所定の圧力以下になると、モータ容量制御スプール５１が右側に移動し、モータ容量制御シリンダ５０のパイロットポートにパイロット圧が作用して、モータ容量を小さくする。このようにして、Ｐ２がＰ１と同圧になるように、可変容量モータ２３の容量が自動的に調整される。なお、第３実施形態で説明した通り、Ｐ２がＰ１と同圧になるように制御することは、Ｑ１、Ｑ２の流量比を固定比率に制御することと同じである。

次に、本発明の第５実施形態について図９に基づいて説明する。この第５実施形態は、第３実施形態の構成に加え、作動油排出油路２０と動力回生油路２２の分岐部４６の圧力を検出する圧力計７０を設けてある。このように構成することで、流量制御油路２１と動力回生油路２２の流量比を、等価絞り４４、等価絞り４５によらず、任意の比率に設定することができる。以下、任意の流量比率に設定するための方法を説明する。

流量制御油路２１の流量Ｑ１に対する動力回生油路２２の目標流量Ｑ２は、設定流量比をαとすると、
Ｑ２＝α・Ｑ１
である。また、各圧力との関係は、
Ｑ２＝Ｑ１・（Ａ０２／Ａ０１）・√｛（Ｐａ−Ｐ２）／（Ｐａ−Ｐ１）｝
であるので、
α＝（Ａ０２／Ａ０１）・√｛（Ｐａ−Ｐ２）／（Ｐａ−Ｐ１）｝
となり、式を変形すると、
Ｐ２＝Ｐａ−（α^２・Ａ０１^２／Ａ０２^２）・（Ｐａ−Ｐ１）・・・・・（式３）
となる。

すなわち、流量比がαになるように制御するには、圧力Ｐ２の制御目標値Ｐｔ２を式３の通り設定すれば良く、コントローラ２５は基本的にＰ２をＰｔ２にほぼ等しくするように、電子制御レギュレータ２６に指令を出す。具体的には、Ｐ２＜Ｐｔ２−εの場合、可変容量モータ２３の容量をより小さくする方向に変化させ、Ｐｔ２−ε≦Ｐ２≦Ｐｔ２＋εの場合、現在の容量を保持し、Ｐｔ２＋ε＜Ｐ２の場合、可変容量モータ２３の容量をより大きくする方向に変化させる。なお、εは制御を安定させるための不感帯でありＰ２最大圧力の数％程度としているが、これは使用する圧力計の測定誤差に対して誤動作を十分防止できる範囲を想定して決定している。

次に、本発明の第６実施形態について図１０に基づいて説明する。本実施形態は、第４実施形態の構成に加え、作動油排出油路２０と動力回生油路２２の分岐部４６の圧力を検出する第３圧力検出油路８０を設けて、モータ容量制御スプール５１の両端に接続している。モータ容量制御スプール５１の両端には２対の受圧部が設けられており、それぞれの受圧面積はＡＰ１、ＡＰ２となっている。図中、モータ容量制御スプール５１の左側の受圧面積ＡＰ１を有する受圧部とモータ容量制御スプール５１の右側の受圧面積ＡＰ２を有する受圧部に第３圧力検出油路８０を接続し、モータ容量制御スプール５１の左側の受圧面積ＡＰ２を有する受圧部に第１圧力検出油路５２を接続し、モータ容量制御スプール５１の右側の受圧面積ＡＰ１を有する受圧部に第２圧力検出油路５３を接続している。

この第６実施形態のモータ容量制御スプール５１は、Ｐａ、Ｐ１，Ｐ２が全てゼロの時にモータ容量制御スプール５１が中央位置になるようにスプール両端のバネがセットさせており、そのバネ定数をｋ（スプール両端のバネ合計値）とすると、スプールストロークＳは次式で表わせる。

Ｓ＝｛ＡＰ１（Ｐａ−Ｐ１）−ＡＰ２（Ｐａ−Ｐ２）｝／ｋ
したがって、スプールストロークがゼロ（中央位置）になるための条件は、
ＡＰ１（Ｐａ−Ｐ１）−ＡＰ２（Ｐａ−Ｐ２）＝０
であり、式を変形すると、
（Ｐａ−Ｐ２）／（Ｐａ−Ｐ１）＝ＡＰ１／ＡＰ２
となる。また、Ｑ１とＱ２の関係は、
Ｑ２＝Ｑ１・（Ａ０２／Ａ０１）・√｛（Ｐａ−Ｐ２）／（Ｐａ−Ｐ１）｝
であるから、
Ｑ２＝Ｑ１・（Ａ０２／Ａ０１）・√（ＡＰ１／ＡＰ２）
となる。このように、Ｑ１とＱ２の流量比は、等価絞り４４，４５の等価開口面積比と、モータ容量制御スプール５１の両端の受圧面積比にて決まる。これはつまり、Ｑ１とＱ２の流量比を、等価絞り４４，４５の等価開口面積比に限定されずに、モータ容量制御スプール５１の両端の受圧面積比にて任意に設定可能なことを意味している。

なお、上述した各実施形態においては、可変容量モータ２３を油圧ポンプ１２を介して回転動力生成手段１１に機械的に接続しているが、本発明はそのような構成に限定されることはなく、例えば、可変容量モータ２３を、回転動力生成手段１１とは別に設けられた発電機などに接続した構成にしてもよい。

１ 走行体
２ 旋回体
３ 作業装置
４ ブーム
４ａ ブームシリンダ
１１ 回転動力生成手段
１２ 油圧ポンプ
１３ パイロットポンプ
１４ アクチュエータ
１５ レバー
１６ パイロット弁
１７ パイロットリリーフ弁
１８ 作動油タンク
１９ 流量制御弁
２０ 作動油排出油路
２１ 流量制御油路
２２ 動力回生油路
２３ 可変容量モータ（動力回生手段）
２４ 切換弁
２５ コントローラ
２６ 電子制御レギュレータ
２７ 流量計
２８ 流量計
２９ メイクアップ油路
３０ 圧力計
３１ 圧力計
３５ パイロットライン
４０ 圧力計
４１ 検出部
４３ 分岐部
４４ 等価絞り
４５ 等価絞り
４６ 分岐部
５０ モータ容量制御シリンダ
５１ モータ容量制御スプール
５２ 第１圧力検出油路
５３ 第２圧力検出油路
５４ 切換弁
５５ 切換弁
７０ 圧力計
８０ 第３圧力検出油路

Claims (7)

1. 回転動力生成手段から油圧ポンプに回転動力を投入して油圧動力を生成し、その油圧動力によってアクチュエータを動作させる油圧作業機の油圧システムにおいて、
   上記アクチュエータからの作動油排出油路を、レバー操作によって制御される流量制御スプールに接続する油路である流量制御油路と、排出作動油の油圧動力を再利用可能なエネルギーに変換する動力回生手段に接続する油路である動力回生油路に分岐し、レバー操作によって上記流量制御油路に発生した流量に対して、上記動力回生油路の流量があらかじめ設定した固定比率になるように上記動力回生手段を制御する回生比率制御手段を設けたことを特徴とする油圧作業機の油圧システム。
2. 請求項１に記載の油圧作業機の油圧システムにおいて、
   上記動力回生手段を可変容量モータとし、
   上記回生比率制御手段が、上記操作レバーによって生成した操作パイロット圧と上記アクチュエータからの上記作動油排出油路の圧力および上記可変容量モータの回転速度から、上記流量制御油路と上記動力回生油路の流量が固定比率になるような上記可変容量モータの目標容量を計算するコントローラと、このコントローラからの電気指令によって上記可変容量モータの容量を制御するモータ容量制御手段とから成ることを特徴とする油圧作業機の油圧システム。
3. 請求項１に記載の油圧作業機の油圧システムにおいて、
   上記動力回生手段を可変容量モータとし、
   上記回生比率制御手段が、上記流量制御油路に設けた第１圧力検出手段と上記動力回生油路に設けた第２圧力検出手段、および、上記第１圧力検出手段の圧力が上記第２圧力検出手段の圧力よりも大きい場合に上記可変容量モータの容量を小さくし、上記第１圧力検出手段の圧力が上記第２圧力検出手段の圧力よりも小さい場合に上記可変容量モータの容量を大きくし、上記第１圧力検出手段と上記第２圧力検出手段の圧力が同じ場合に上記可変容量モータの容量を固定するモータ容量制御手段とから成ることを特徴とする油圧作業機の油圧システム。
4. 請求項３に記載の油圧作業機の油圧システムにおいて、
   上記第１圧力検出手段が上記流量制御油路から分岐する第１圧力検出油路から成り、上記第２圧力検出手段が上記動力回生油路から分岐する第２圧力検出油路から成り、モータ容量制御手段がモータ容量制御スプールとモータ容量制御シリンダから成り、上記モータ容量制御スプール両端に設けた同じ面積をもつ受圧部に、上記第１圧力検出油路と上記第２圧力検出油路を対抗させて接続することで、上記第１圧力検出油路と上記第２圧力検出油路の圧力関係によって上記モータ容量制御スプールが移動し、さらに、上記モータ容量制御スプールが移動することによって、上記モータ容量制御シリンダへの圧油の給排を切り換え、上記可変容量モータの容量を制御することを特徴とする油圧作業機の油圧システム。
5. 請求項１に記載の油圧作業機の油圧システムにおいて、
   上記動力回生手段を可変容量モータとし、
   上記回生比率制御手段が、上記流量制御油路に設けた第１圧力検出手段、上記動力回生油路に設けた第２圧力検出手段、および、上記作動油排出油路に設けた第３圧力検出手段と、上記第３圧力検出手段の圧力から上記第２圧力検出手段の圧力を引いた差圧を、上記第３圧力検出手段の圧力から上記第１圧力検出手段の圧力を引いた差圧で除した値が、あらかじめ設定した固定比率より大きい場合に上記可変容量モータの容量を小さくし、上記第３圧力検出手段の圧力から上記第２圧力検出手段の圧力を引いた差圧を、上記第３圧力検出手段の圧力から上記第１圧力検出手段の圧力を引いた差圧で除した値が、あらかじめ設定した上記固定比率より小さい場合に上記可変容量モータの容量を大きくし、上記第３圧力検出手段の圧力から上記第２圧力検出手段の圧力を引いた差圧を、上記第３圧力検出手段の圧力から上記第１圧力検出手段の圧力を引いた差圧で除した値があらかじめ設定した上記固定比率と同じ場合に上記可変容量モータの容量を固定するモータ容量制御手段とから成ることを特徴とする油圧作業機の油圧システム。
6. 請求項１に記載の油圧作業機の油圧システムにおいて、
   上記第１圧力検出手段が上記流量制御油路から分岐する第１圧力検出油路から成り、上記第２圧力検出手段が上記動力回生油路から分岐する第２圧力検出油路から成り、上記第３圧力検出手段が上記作動油排出油路から分岐する第３圧力検出油路から成り、上記モータ容量制御手段がモータ容量制御スプールとモータ容量制御シリンダから成り、上記モータ容量制御スプール両端に受圧面積Ａと受圧面積Ｂの２組の受圧部をそれぞれ対抗するように設け、対抗する面積Ａの受圧部に上記第１圧力検出油路と上記第３圧力検出油路を接続し、面積Ｂの受圧部に上記第２圧力検出油路と上記第３圧力検出油路を接続し、上記第３圧力検出油路の上記面積Ａに接続した部分が上記第３圧力検出油路の上記面積Ｂに接続した部分に対して反対側になるように接続することで、上記第１圧力検出油路と上記第３圧力検出油路の差圧と、上記第２圧力検出油路と上記第３圧力検出油路の差圧の大小関係によって上記モータ容量制御スプールが移動し、さらに、上記モータ容量制御スプールが移動することによって、上記モータ容量制御シリンダへの圧油の給排を切り換え、上記可変容量モータの容量を制御することを特徴とすることを特徴とする油圧作業機の油圧システム。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の油圧作業機の油圧システムにおいて、
   上記動力回生手段を上記油圧ポンプと機械的に接続したことを特徴とする油圧作業機の油圧システム。

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